JP4195389B2

JP4195389B2 - 往復動式圧縮機

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Publication number: JP4195389B2
Application number: JP2003555075A
Authority: JP
Inventors: ヒョン，ソン−ヨル
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2008-12-10
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Description

本発明は、往復動式圧縮機に係るもので、詳しくは、動作時に発生する振動騷音を最小化するだけでなく、圧縮ガスの量を正確に調節し、往復動式圧縮機の組立を終了する過程で、該圧縮機を構成する往復動式モータのエアギャップを一定に維持するために該エアギャップを測定し、且つ、ガスを圧縮させるピストンと結合されて該ピストンと一緒に直線状往復運動をするインナーステーターと、該インナーステーターに固定結合されるマグネットとの結合状態を堅固にすることで、往復動式圧縮機の信頼性を向上し得る往復動式圧縮機の信頼性向上構造に関するものである。

一般に、往復動式圧縮機は、空気や冷媒ガスなどの流体を圧縮させる機械であって、通常、圧縮機は、密閉容器の内部に設置されて駆動力を発生する電動機構部と、該電動機構部の駆動力を受けて冷媒ガスを吸入及び圧縮する圧縮機構部と、を包含して構成されている。

且つ、このような圧縮機は、電動機構部及び圧縮機構部のガス圧縮メカニズムによって、回転式圧縮機(Rotary Compressor)、往復動式圧縮機(Reciprocating Compressor)及びスクロール圧縮機(Scroll Compressor)に大別される。

前記回転式圧縮機は、図1に示したように、密閉容器1の内部に装着された電動機構部Mの回転子2が回転するにつれて、該回転子2に圧入された回転軸3が回転し、該回転軸3の回転によりシリンダー4の圧縮空間Pに挿入されて回転軸3の偏心部3aに係合されたローリングピストン5がシリンダー4の圧縮空間Pの内周面と線接触されると共に、前記シリンダー4の一方側に挿入されて前記圧縮空間Pを高圧部と低圧部とに区画するベーン(図示せず)と線接触された状態で、シリンダー4の圧縮空間Pの内部で回転しながら、前記シリンダー4に穿孔形成された吸入口4aに吸入される冷媒ガスを圧縮して、吐出流路を通して吐出させる過程を反復するように構成されている。

又、前記往復動式圧縮機は、図2に示したように、密閉容器11の内部に収納装着された電動機構部Mの回転子12が回転するにつれて、該回転子12に圧入されたクランク軸13が回転するようになり、該クランク軸13の回転により、該クランク軸13の偏心部13aに結合されたピストン14がシリンダー15の圧縮空間Pの内部で直線状往復運動をしながら、前記シリンダー15に結合されたバルブ組立体16を通して吸入される冷媒ガスを圧縮すると共に、バルブ組立体16を通して吐出させる過程を反復するように構成されている。

又、前記スクロール圧縮機は、図3に示したように、密閉容器21の内部に収納装着された電動機構部Mの回転子22が回転することで、該回転子22に圧入されて偏心部23aを具備した回転軸23が回転するようになり、該回転軸23の回転により、該回転軸23の偏心部23aに連結された旋回スクロール24が固定スクロール25と噛合されて旋回運動をしながら、旋回スクロール24及び固定スクロール25の各インボリュート曲線状のラップ24a、25aによって形成された複数の圧縮ポケットが小さくなりながら、持続的に冷媒ガスを吸入、圧縮及び吐出させる過程を反復するように構成されている。

以下、このように構成されて各圧縮メカニズムにより動作する回転式圧縮機、往復動式圧縮機及びスクロール圧縮機に関し、構造的な面及び信頼性の面について説明する。

まず、前記回転式圧縮機の構造的な面では、偏心部3aが具備された回転軸3と、前記偏心部3aに圧入されたローリングピストン5と、前記偏心部3aとの回転均衡を合せるために、回転子2に複数のバランスウエート6が結合されるので、構成部品が多くなって構造が煩雑になる。

且つ、信頼性の面では、回転軸3に形成された偏心部3a及びローリングピストン5が偏心回転するため、回転時に大きな振動騷音を発生する。

又、前記往復動式圧縮機の構造的な面では、偏心部13aが具備されたクランク軸13と、該クランク軸13に結合されたピストン14と、前記クランク軸の偏心部13aとの回転均衡を合せるためにバランスウエート13bが使用されるため、部品数が多くて構造が煩雑になる。

且つ、信頼性の面では、クランク軸13に形成された偏心部13aが偏心回転するため、振動騷音を発生させるだけでなく、吸入及び吐出時にバルブ組立体16が動作することで、吸入及び吐出騷音が大きくなる。

又、前記スクロール圧縮機の構造的な面では、偏心部23aが具備された回転軸23と、インボリュート曲線状のラップの形成された旋回スクロール24及び固定スクロール25と、前記偏心部23aとの回転均衡を合せるためのバランスウエート26が使用されるため、部品数が多くなって構造が非常に煩雑になるだけでなく、旋回スクロール24及び固定スクロール25の加工が非常に困難である。

且つ、信頼性の面では、旋回スクロール24の旋回運動と、回転軸に形成された偏心部23aの偏心運動により振動騷音が発生するようになる。

以上説明したように、前記回転式圧縮機、往復動式圧縮機及びスクロール圧縮機は、電動機構部の回転力によって圧縮機構部でガスを圧縮するため、各圧縮機が冷凍サイクルに装着された時、その圧縮機から発生する圧縮ガスの量を調節するためには、電動機構部の回転数を減らすか又は停止させる必要があり、圧縮ガスの量を正確に調節し難しいという不都合な点があった。

又、電動機構部の回転力を受けて回転する軸に偏心部3a、13a、23aが具備されるので、バランスウエート6、13b、26が使用され、駆動力が多く消耗されるだけでなく、動作時の振動騷音が発生するので、信頼性が低下し、且つ、構造が相対的に煩雑になって組立生産性が低下するという不都合な点があった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、動作時に発生する振動騷音を最小化して、圧縮ガスの量を正確に調節するだけでなく、圧縮性能を向上し得る往復動式圧縮機を提供することを目的とする。

又、構成部品の組立を簡便にするだけでなく、組立公差を最小化し得る往復動式圧縮機を提供することを目的とする。

又、圧縮機の組立終了過程で、該圧縮機を構成する往復動式モータのエアギャップを一定に維持するために、その往復動式モータのエアギャップを測定し得る往復動式圧縮機の信頼性向上構造を提供することを目的とする。

又、直線状往復駆動力を発生する往復動式モータを構成すると共に、ガスを圧縮するピストンに結合されて、該ピストンと一緒に直線状往復運動をするインナーステーターと、該インナーステーターに固定結合されたマグネットを堅固に固定し得る往復動式圧縮機のマグネット固定構造を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、ガスが吸入される吸入管を具備した容器と、該容器の内部に収納装着されるアウターステーターと、該アウターステーターの内部に移動可能に挿入されるインナーステーターと、それらインナーステーターとアウターステーター間に位置するように前記インナーステーターに固定結合されるマグネットと、を包含して構成される往復動式モータと、貫通空間が穿孔形成されたシリンダー部が具備されて、前記往復動式モータのアウターステーターを支持するように結合された前方フレームと、該前方フレームのシリンダー部の貫通空間に挿入されると共に、前記往復動式モータのインナーステーターと結合されて、前記往復動式モータの直線状往復駆動力を受けて前記インナーステーター及びマグネットと一緒に直線状往復運動をするピストンと、該ピストンを覆蓋すると共に、前記往復動式モータを固定支持する後方フレームユニットと、それらピストン、インナーステーター及びマグネットの移動を支持する共振スプリングユニットと、前記ピストンの直線状往復運動によってガスを吸入及び吐出させるバルブユニットと、を包含して構成することを特徴とする往復動式圧縮機の信頼性向上構造が提供される。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

まず、図4は本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の第1実施形態を示した縦断面図で、図示されたように、前記往復動式圧縮機は、所定形状の容器100の一方側にガスが吸入される吸入管10が結合され、その容器100の底面にオイルが充填されてある。

且つ、前記容器100の内部に所定形状の前方フレーム200が収納装着されて、該前方フレーム200に直線状往復駆動力を発生する往復動式モータ300が固定結合され、所定形状の後方フレームユニット500が前記往復動式モータ300の他方側を固定支持するように結合される。

又、前記前方フレーム200は、貫通空間210が穿孔形成されたシリンダー部220の一方側に所定面積を有してプレート部230が延長形成され、該プレート部230から支持部240が屈曲延長されて構成される。

又、前記往復動式モータ300は、中空円筒状の積層体の内部に巻線コイル340が結合して形成されたアウターステーター310と、中空円筒状に形成されて前記アウターステーター310の内部に長さ方向に直線状往復運動可能に挿合されたインナーステーター320と、それらアウターステーター310とインナーステーター320間に位置するように前記インナーステーター320に固定結合されるマグネット330と、から構成されている。

即ち、前記インナーステーター320とマグネット330とは相互一体に固定結合されるが、前記インナーステーター320の幅は、図5に示したように、前記アウターステーター310の幅よりも長く形成される。即ち、インナーステーター320の両方側端間の幅が前記アウターステーター310の両方側端間の幅よりも所定長さだけ延長形成されるので、前記マグネット330をその幅間に移動可能に結合するため、インナーステーター320とアウターステーター310間に滑らかな磁束（フラックス）経路が確保され、前記往復動式モータ300の駆動時、その駆動の信頼性を向上することができる。

且つ、前記往復動式モータ300は、前記アウターステーター310が前記前方フレーム200の支持部240に固定結合される。

又、所定形状に形成されたピストン400は、前記前方フレーム200のシリンダー部の貫通空間210に挿入されると共に、前記往復動式モータ300のインナーステーター320と結合される。

且つ、前記ピストン400は、円筒状に形成されていて、その内部にガス流路Fが切削形成されたピストン本体部410と、該ピストン本体部410の端部に環状に屈曲延長形成されたフランジ部420と、から構成され、前記ピストン本体部410は前記前方フレーム200のシリンダー部220の貫通空間210に挿入され、前記フランジ部420は前記インナーステーター320に固定結合される。

又、前記前方フレーム200のシリンダー部220の貫通空間210及びピストン400により、そのシリンダー部220の内部には、圧縮空間Pが形成される。

又、前記後方フレームユニット500はキャップ状に形成され、前記ピストン400、インナーステーター320及びマグネット330を覆蓋するように、前記往復動式モータ300のアウターステーター310に固定結合される。

又、前記ピストン400、前記インナーステーター320及びマグネット330の動きを支持する共振スプリングユニット600が具備される。

且つ、前記共振スプリングユニット600は、所定形状に形成されていて、前記前方フレーム200側に配置されるように、前記インナーステーター320及びピストン400の前方側に固定結合された第1スプリングサポーター610と、前記後方フレームユニット500側に配置されるように、前記インナーステーター320の後方側に固定結合された第2スプリングサポーター620と、それら第1スプリングサポーター610と前方フレーム200間に配置された第1スプリング630と、前記第2スプリングサポーター620と後方フレームユニット500間に配置された第2スプリング640と、から構成されている。

このとき、前記第1及び第2スプリング630、640は、コイルスプリングにより形成されることが好ましい。

又、前記ピストン400の直線状往復運動によってガスを吸入及び吐出させるバルブユニット700が具備される。

且つ、前記バルブユニット700は、前記ピストン400の前方端面に固定結合されてピストン400のガス流路Fを開閉する吸入バルブ710と、前記前方フレーム200の前面に前記シリンダー部220の貫通空間210を覆蓋するように被された吐出カバー720と、該吐出カバー720の内部に配置されて前記前方フレーム200の貫通空間210を開閉するように係合された吐出バルブ730と、前記吐出カバー720の内部に配置されて前記吐出バルブ730を弾性的に支持するバルブスプリング740と、から構成されている。

且つ、前記吐出カバー720の一方側には、ガスを抜き出す吐出管20が結合される。

又、前記前方フレーム200の下部の前記密閉容器100の内部底面上には、オイル供給手段800が具備されて、該オイル供給手段800により吸入されたオイルが圧縮機の摩擦発生部分に夫々供給される。

一方、本発明に係る往復動式圧縮機の第1実施形態の前記ピストン400とインナーステーター320とが結合される構造の変形例として、図6に示したように、まず、前記ピストン400は、前記圧縮空間Pに位置するように所定長さに形成されたピストン本体部410と、該ピストン本体部410の後方側端に所定面積を有して屈曲延長形成されたフランジ部420と、該フランジ部420の後方面に所定外径及び軸線方向長さを有して延長形成された固定ガイド部430と、から構成されている。

又、前記インナーステーター320は、中空円筒状の円筒体321と、該円筒体321の内部に前記ピストン400のフランジ部420の外径と相応する内径を有して環状に形成された第1結合部322と、該第1結合部322に隣接して、前記ピストン固定ガイド部430の外径と相応する内径を有して環状に貫通形成された第2結合部323と、から構成されている。

従って、前記インナーステーター320の第1結合部322が前記ピストン400のフランジ部420に固定されると共に、その第2結合部323が前記ピストン400の固定ガイド部430に固定結合される。

又、前記第1スプリングサポーター（支持体）610及び前記第2スプリングサポーター620の一方端は、前記インナーステーター320の第1結合部322に夫々係合される。

一方、直線状往復駆動力を発生する往復動式モータの構成において、そのモータの効率性を左右する要素の一つは、図4に示したエアギャップGであって、該エアギャップGが大きくなると、フラックスの損失によってモータの効率が低下し、そのエアギャップGが小さくなると、モータの効率は高くなるが、そのエアギャップGが小さい場合、組立工程が困難になるだけでなく、他部品との接触が発生することで部品の破損を誘発するようになる。

即ち、このような往復動式圧縮機の構造においては、前記往復動式モータのエアギャップGを最小化した状態で、容器の内部に全ての組立体を組立てる場合、その全体の組立体を構成する各構成部品の加工誤差及び組立誤差によって前記往復動式モータのエアギャップGを所定間隔に維持することができず、各部品間の干渉が発生することで、前記圧縮機の信頼性が低下するという不都合な点がある。

従って、本発明では、このような問題点の改善策も提示している。

図7は本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の第2実施形態が具備された往復動式圧縮機を示したもので、図示されたように、まず、前記往復動式圧縮機は、所定形状の容器100の一方側にガスが吸入される吸入管10が結合される。

又、前記容器100の内部に所定形状の前方フレーム200が収納装着され、該前方フレーム200に直線状往復駆動力を発生する往復動式モータ300が固定結合され、所定形状の後方フレームユニット500が前記往復動式モータ300の後方側を固定支持するように結合される。

又、前記前方フレーム200は、貫通空間210が穿孔形成されたシリンダー部220の前方側に所定面積を有してプレート部230が延長形成され、該プレート部230に支持部240が後方向に屈曲延長形成され、前記プレート部240の前面に測定穴250が穿孔形成されるが、該測定穴250は、前記プレート部240の前面に放射状に複数個形成される。

又、前記圧縮空間Pは、前記前方フレーム200のシリンダー部220の貫通空間210及びピストン400により形成される。

又、前記往復動式モータ300は、中空円筒状の積層体の内部に巻線コイル340が結合されたアウターステーター310と、該アウターステーター310の内部に長さ方向に直線状移動可能に挿入されたインナーステーター320と、それらアウターステーター310とインナーステーター320間に位置するように前記インナーステーター320に固定結合されるマグネット330と、から構成されている。

且つ、前記アウターステーター310は、所定形状の複数の薄板を積層した積層体312であって、各薄板の内部に貫通穴311が穿孔形成され、該貫通穴311の内周面に切削形成された開口溝313の内部に巻線コイル340が組合されることで構成される。

又、前記インナーステーター320は、環状の複数の薄板が積層されて中空円筒状の積層体に形成され、前記マグネット330は、前記アウターステーター310とインナーステーター320間に位置するように、該インナーステーター320の外周面に固定結合される。

又、前記マグネット330の外側面と前記アウターステーター310の内周面間の間隔によりエアギャップGが形成される。

又、前記往復動式モータ300のインナーステーター320の幅は、前記アウターステーター310の幅より長く形成され、該アウターステーター310は前記前方フレームの支持部240に固定結合される。

又、前記後方フレームユニット500は、キャップ状に形成されて、前記ピストン400、インナーステーター320及びマグネット330を覆蓋するように前記往復動式モータのアウターステーター310に固定結合される。

又、それらピストン400、インナーステーター320及びマグネット330の移動を支持する共振スプリングユニット600が具備される。

且つ、前記共振スプリングユニット600は、前記前方フレーム200側に係合されるように前記インナーステーター320及びピストン400の一方側に固定結合された第1スプリングサポーター610と、前記後方フレームユニット500側に係合されるように前記インナーステーター320の後方側に固定結合された第2スプリングサポーター620と、それら第1スプリングサポーター610と前方フレーム200間に配置される第1スプリング630と、前記第2スプリングサポーター620と後方フレームユニット500間に配置される第2スプリング640と、から構成されている。

又、前記ピストン400の直線状往復運動によって、ガスを吸入及び吐出させるバルブユニット700が前記前方フレーム200の内方側に具備される。

且つ、前記バルブユニット700は、前記ピストン400の前面に固定結合されてガス流路Fを開閉する吸入バルブ710を含み、前記前方フレーム200のシリンダー部220の貫通空間210を覆蓋する吐出カバー720が、複数の締結ボルト750により前記前方フレーム200に螺合される。

且つ、前記吐出カバー720は、キャップ状に屈曲形成されたカバー部721と、該カバー部721の側壁端から継続して屈曲延長拡大された延長部722とから形成され、前記吐出カバー720のカバー部721が前方フレームのシリンダー200の貫通空間210を覆蓋すると共に、その延長部722が前方フレーム200のプレート部230に接面されるように位置した状態で、その延長部722に複数の締結ボルト750が螺合締結されることにより、前方フレーム200に固定される。

この時、前記吐出カバー720の延長部722は、前記前方フレーム200のプレート部230の測定穴250を塞ぐように形成され、前記第1スプリング630の一方側は、前記前方フレーム200のプレート部230の測定穴250の内部に配置されると共に、前記吐出カバー720の延長部722に支持されるようになっている。

又、前記吐出カバー720のカバー部721の内部には、前記貫通空間210を開閉するための吐出バルブ730及び該吐出バルブ730を弾性的に支持するバルブスプリング740が夫々挿入されている。

以下、前記往復動式モータ300を構成すると共に、前記ピストン400と連結されて一緒に往復運動をするインナーステーター310と、該インナーステーター310に結合固定されたマグネット330の固定構造に関して説明する。

まず、前記インナーステーター320は、前記アウターステーター310の内部に所定間隔を有して挿入されるように中空円筒状に形成され、前記マグネット330は、所定厚さ及び面積を有して、インナーステーター320の外周面に所定間隔を置いて接着剤により接着されることにより結合されている。

図9は本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の第3実施形態を示した図で、図示されたように、吸入管10が具備された容器100と、貫通空間210が穿孔形成されたシリンダー部220を有して前記容器100の内部に収納装着された前方フレーム200と、該前方フレーム200の後方側に固定結合されたアウターステーター310の内部に軸方向移動可能にインナーステーター350が挿入されてそれらインナーステーター350とアウターステーター310間の前記インナーステーター350の外周面にマグネット360が結合されることにより構成された往復動式モータ300と、前記前方フレーム200のシリンダー部220の貫通空間210に挿入されると共に、前記往復動式モータのインナーステーター350と結合されて前記往復動式モータ300の直線状往復駆動力を受け前記インナーステーター350及びマグネット360と一緒に直線状往復運動をするピストン400と、該ピストン400を覆蓋すると共に、前記往復動式モータのアウターステーター310を固定支持する後方フレームユニット500と、それらピストン400、インナーステーター310及びマグネット360の移動を弾性的に支持する共振スプリングユニット600と、前記ピストン400の直線状往復運動によって、ガスを吸入及び吐出させるバルブユニット700と、を包含して構成されている。

且つ、前記往復動式モータ300のアウターステーター310は、所定幅を有する中空円筒状の円筒体311の内部に貫通穴312が穿孔形成され、その円筒体の貫通穴312の内周面に所定幅及び深さの開口溝313が切削形成され、該開口溝313にリング状の巻線コイル340が組合されて構成されている。

又、前記インナーステーター350は、前記アウターステーター310の幅より大きい幅の円筒体351に形成され、前記アウターステーター310の円筒体の貫通穴312の内部に所定間隔を有して回転自在に挿入されると共に、そのインナーステーターの円筒体351の内部に前記ピストン400が結合される。

即ち、前記アウターステーターの円筒体311の内周面と前記インナーステーターの円筒体351の外周面間は所定間隔を維持するようになる。

又、前記マグネット360は、前記アウターステーター310とインナーステーター350間に位置するように前記インナーステーター350の外周面に固定結合される。

且つ、前記マグネット360は、複数個が形成されて、前記インナーステーター350の外周面円周方向に所定間隔を有して夫々配列される。

このとき、前記マグネット360がインナーステーター350に固定結合される構造では、前記インナーステーター350の円筒体351の外周面に所定深さの装着溝352が切削形成され、それら装着溝352に前記マグネット360が挿入され固定結合される。

且つ、前記マグネット360は、前記インナーステーター350の外周面と相応する曲率の曲面板状に複数形成され、前記インナーステーター350の装着溝352は、前記マグネット360の形状と相応する形状及び深さを有して切削形成され、前記マグネット360が、前記装着溝352に圧入されて固定結合されるか、又は接着剤により接着固定される。

且つ、前記マグネット360は、図10に示したように、前記装着溝352の内部に挿入された状態で、そのマグネット360を包含した周辺のインナーステーター350までカーボンファイバーCを硬化させて固定される。

このような前記装着溝352の他の変形例として、該装着溝352を、前記インナーステーター350の外周面に前記マグネット360と相応する幅及び深さを有する環状又は帯状に形成し、前記マグネット360を、その装着溝352に所定間隔を有して挿入することもできる。

又、前記インナーステーター350にマグネット360を固定結合する第3実施形態の第1変形例として、図11に示したように、前記インナーステーターの円筒体351の外周面に前記マグネット360が挿入固定される装着溝352が切削形成され、該装着溝352に対応する前記インナーステーターの円筒体351の外周面縁部位に前記マグネット360の周縁に相応して突成された突条353が形成される。

即ち、該突条353は、所定幅及び高さを有して前記インナーステーターの円筒体351の外周面に突出形成される。

且つ、前記マグネット360は、所定幅及び面積を有して、前記インナーステーター350の外周面と相応する曲率を有する曲面板状に形成され、前記各突条353により切削形成された装着溝352の内部に挿入固定される。

又、前記インナーステーター350にマグネット360を固定結合する第3実施形態の第2変形例として、図12に示したように、前記アウターステーター310とインナーステーター350間の前記インナーステーター350の外周面にマグネット360が接触するように、以下説明するマグネット固定部材370が前記インナーステーター350の外周面に固定結合され、前記マグネット360を固定する。

且つ、前記マグネット360は、所定厚さ及び面積を有して形成されるが、前記インナーステーター350の外周面と相応する曲率を有する曲面板状に形成される。

又、前記マグネット固定部材370は、前記インナーステーター350の外周面に接触される水平接触部371と、該水平接触部371から一体に、前記マグネット360の高さより短く屈曲延長形成されて前記マグネット360の側面を支持する垂直部372と、から形成され、そのマグネット固定部材370は、前記マグネット360の長さ方向の両方側に夫々位置するように固定されることにより、該マグネット360を堅持するようになっている。

且つ、前記マグネット固定部材370を、マグネット360の形状に従って、前記マグネット360の長手方向両方側に形成して各マグネット360の両方側を堅持するようにするか、又は前記マグネット固定部材370を環状に形成することにより、前記インナーステーター350の外周面に円板状に配列された各マグネット360を一括的に固定結合するようにすることもできる。

前記インナーステーター350にマグネット360を固定結合する第3実施形態の第3変形例として、図13に示したように、前記アウターステーター310とインナーステーター350間の前記インナーステーター350の外周面にマグネット360が接触されるように、以下のようなマグネット固定部材370を前記インナーステーター350に固定結合することにより、前記マグネット360を固持するように構成することもできる。

且つ、前記マグネット360は、所定厚さ及び面積を有して、前記インナーステーター350の外周面と相応する曲率を有する曲面板状に形成される。

又、前記マグネット固定部材370は、前記インナーステーター350の外周面に接着された水平接触部371と、該水平接触部371から一体に、前記マグネット360の高さに相応する長さに屈曲延長形成されて前記マグネット360の側面を支持する垂直部372と、該垂直部372から屈曲延長形成されて前記マグネット360の上面一部に被された水平固定部373と、から形成され、このようなマグネット固定部材370は、前記マグネット360の長さ方向の両方側縁部を覆って堅持することにより、そのマグネット360を堅固に固持することができる。

このとき、前記マグネット固定部材370を、前記マグネット360の長手方向に相応する長さに形成し、各マグネット360の両方側を固持するか、又は前記マグネット固定部材370を環状に形成し、前記インナーステーター350の外周面に配列された円板状のマグネット360を一括的に固持することもできる。

又、図13の変形例として、図14に示したように、前記インナーステーター350の外周面に形成されるマグネット360の上面に、前記マグネット固定部材370の水平固定部373の厚さと相応する突条溝361を切削形成し、前記水平固定部373が前記マグネット360の突条溝361に夫々挿入されて、そのマグネット360を固持するように、マグネット固定部材370を構成することもできる。

この時、前記マグネット360の上面と水平固定部373の上面とは同様な面をなすようになる。

又、図13の他の変形例として、図15に示したように、前記インナーステーター350の外周面に形成されるマグネット360の長さ方向の両方側面は傾斜して形成される。

且つ、前記マグネット固定部材370は、前記インナーステーター350の外周面に接触されて該インナーステーター350の端部に接着された水平接触部371と、該水平接触部371から、前記マグネット360の側面傾斜面362に沿って傾斜されて延長形成された傾斜固定部374と、から形成されている。

且つ、前記マグネット固定部材370は、前記マグネット360の長軸線両方側傾斜面に沿って、前記インナーステーター350の外周面に屈曲結合されている。

このとき、前記マグネット固定部材370は、前記インナーステーター350の外周面に熔接により熔着されることが好ましい。

又、前記インナーステーター350にマグネット360を固定結合する第3実施形態の第4変形例として、図16に示したように、前記インナーステーター350の円筒体351の外周面に複数のマグネット360が円周方向に配列される。

且つ、それら各マグネット360を固定するためにそれらマグネット360を包含して周辺のインナーステーター350の外周面一部を覆うように、マグネット固定部材370が被覆形成されている。

このとき、前記マグネット固定部材370は、カーボンファイバーCにより前記各マグネット360及び周辺のインナーステーター250の外周面を被覆した後、そのカーボンファイバーCを硬化させて構成される。

一方、前記アウターステーター310及びインナーステーター350は、夫々所定形状の複数の薄板を用いて円筒状をなすように放射状に積層することにより、積層体に形成することが好ましい。

以下、このように構成された本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の動作及び作用効果に対して説明する。

まず、圧縮機に電源が印加されると、前記往復動式モータ300の巻線コイル340に電流が流れて、アウターステーター310及びインナーステーター320にフラックスが形成され、それらアウターステーター310及びインナーステーター320に形成されるフラックスと前記マグネット330、360によるフラックスとの相互作用により、前記インナーステーター320及びマグネット330、360が直線状往復駆動力を発生する。

次いで、前記インナーステーター320及びマグネット330、360の直線状往復駆動力が前記ピストン400に伝達されて、図17に示したように、前記インナーステーター320及びマグネット330、360と一緒に、前記ピストン400が前記前方フレーム200のシリンダー部の貫通空間210内で直線状往復運動をし、そのピストン400が前方フレーム200のシリンダー部の貫通空間210で直線状往復運動をすることと、前記バルブユニット700の動作とにより、前記吸入管10に吸入された冷媒が前記ピストン400のガス流路Fを通して流動し、前記圧縮空間Pに吸入及び圧縮され、その圧縮空間Pで圧縮された高温高圧の冷媒は吐出され、前記吐出カバー720及び吐出管20を通して容器100の外部に排出され、このような過程が反復される。

一方、前記往復動式モータ300のインナーステーター320、マグネット330、360及びピストン400が直線状往復運動をする過程で、前記共振スプリングユニット600は、前記往復動式モータ300の直線状往復駆動力を弾性エネルギーに貯蔵して放出すると共に、共振運動を誘発させるようになる。

即ち、前記ピストン400が下死点側に移動すると、前記第1スプリング630が引張られると共に、前記第2スプリング640が圧縮され、前記ピストン400が上死点側に移動すると、前記第1スプリング630が圧縮されると共に、前記第2スプリング640が引張られ、それらピストン400、インナーステーター320及びマグネット330、360を弾性的に支持するようになる。

本発明は、往復動式モータ300の直線状往復駆動力を受けて、ピストン400が前方フレームの貫通空間210で直線状往復運動をしてガスを圧縮するため、安定した駆動が行われる。

即ち、従来圧縮機のように、回転運動を利用した容積変化でガスを圧縮するか、又は回転運動を直線状往復運動に変換させてガスを圧縮するメカニズムを排除し、直線状往復駆動力をピストン400に伝達して、該ピストン400が前方フレーム200のシリンダー部の貫通空間210で直線状往復運動をしてガスを圧縮するため、ガスを圧縮する動作が安定することで、振動発生が最小化されるだけでなく、動作を安定させるための別途の部品の追加が排除される。

又、前記往復動式モータ300の直線状移動距離を制御することができると、前記ピストン400のストローク、即ち、行程距離を調節することができ、圧縮ガスの量を正確に調節することができる。

本発明では、往復動式モータ300を構成するインナーステーター320及びマグネット330、360がピストン400に係合されて一緒に動くため、前記往復動式モータ300のアウターステーター310及びインナーステーター320のエアギャップGが最小化されるだけでなく、公差の管理が容易になる。

且つ、本発明では、直線状往復駆動力を発生する電動機構部及びガスを圧縮させる圧縮機構部の構成が減少されて、構造が簡単になる。

又、図8に示したように、前記前方フレームの測定穴250を通してギャップゲージKを挿合し、前記往復動式モータのアウターステーター310とマグネット330間のエアギャップGを測定し得るようになっており、該エアギャップGが測定された後、その測定穴250を通して前記第1スプリング630が挿入される。

この時、前記第1スプリング630の他方側は、前記第1スプリングサポーター610に支持される。

又、バルブユニット700を構成する吐出カバー720は、前記前方フレームの貫通空間210及び測定穴250を覆蓋するように前記前方フレーム200に結合され、その吐出カバー720は、複数の締結ボルト750が締結されることにより、前方フレーム200に固定結合される。

この時、前記第1スプリング630の他方側は、前記吐出カバー720の延長部722に支持される。

本発明では、往復動式モータ300の両方側に前方フレーム200及び後方フレームユニット500が夫々固定結合されて、その内部にピストン400と共振スプリングユニット600とが結合された状態で、前記前方フレーム200に穿孔形成された測定穴250を通してギャップゲージKにより前記往復動式モータのエアギャップGを測定した後、バルブユニット700を構成する吐出カバー720を前記前方フレーム200に固定結合するため、前記往復動式モータのエアギャップGを一定に維持することができる。

又、本発明では、前記インナーステーター350に結合されたマグネット360が、そのインナーステーターの円筒体351の外周面に切削形成された装着溝352に挿入固定されるため、前記マグネット360の結合状態が堅固になり、特に、軸方向及び円周方向の振動に対して堅固な結合状態を維持することができる。

且つ、前記マグネット360が前記インナーステーターの装着溝352に挿入されて固定されるため、前記インナーステーター350とアウターステーター310間のエアギャップが減少され、モータの出力を向上することができる。

又、前記マグネット360が前記マグネット固定部材370により前記インナーステーター350に固定結合される場合、前記マグネット360が前記マグネット固定部材370により前記インナーステーター350に支持されるため、前記マグネット360の結合状態が堅固になり、特に、前記マグネット360が軸方向及び円周方向の振動に対して堅固な結合状態を維持するようになる。

以上説明したように、本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造は、動作時の動作状態が安定して、振動及び騷音発生が最小化されることで、圧縮機の信頼性を向上し得るだけでなく、構成部品が簡単で製作及び組立工程が簡単になることで、組立生産性が向上される。且つ、直線状往復駆動力を発生する往復動式モータのエアギャップを減少することで、その往復動式モータの出力を向上し得るだけでなく、ピストンのストローク制御による圧縮ガス吐出量の調節が正確になって、不必要な損失を減少して消費電力を減少し得るという効果がある。

又、圧縮機の組立を終了する過程で、その圧縮機を構成する往復動式モータのエアギャップの間隔を一定に維持するように、その往復動式モータのエアギャップを測定することにより、構成部品の加工誤差及び組立誤差によってエアギャップが一定に維持されない状態で圧縮機の組立が終了されることを防止し、部品の誤動作による破損を防止して安定な運転が行われるようになって、圧縮機の信頼性を向上し得るという効果がある。

又、往復動式モータを構成するインナーステーターとマグネットとを堅固に結合させることにより、前記往復動式モータの直線状往復駆動力を受けてその往復動式モータを構成するインナーステーター及びマグネットと一緒にピストンが直線状往復運動をするときに、ガスを圧縮する過程で振動が発生するか、又は長期間運転する場であっても、前記マグネットが離脱することなく、安全に運転するようになって、圧縮機の信頼性が向上するという効果がある。

従来の回転式圧縮機を示した断面図である。従来の往復動式圧縮機を示した断面図である。従来のスクロール圧縮機を示した断面図である。本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の第1実施形態を示した縦断面図である。図4の圧縮機の構成中、モータ部を拡大して示した一部縦断面図である。本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の第1実施形態のピストンとインナーステーターとの結合変形例を示した縦断面図である。本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の第2実施形態を示した縦断面図である。本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の第2実施形態を分解して示した縦断面図である。本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の第3実施形態を示した縦断面図である。本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の第3実施形態の変形例を示した縦断面図である。本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の第3実施形態のインナーステーターにマグネットを固定結合する他の第1変形例を示した縦断面図である。本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の第3実施形態のインナーステーターにマグネットを固定結合する他の第2変形例を示した縦断面図である。本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の第3実施形態のインナーステーターにマグネットを固定結合する他の第3変形例を示した縦断面図である。図13の変形例を示した縦断面図である。図13の他の変形例を示した縦断面図である。本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の第3実施形態のインナーステーターにマグネットを固定結合する他の第4変形例を示した縦断面図である。本発明に係る往復動式圧縮機の信頼性向上構造の動作を示した縦断面図である。

Claims

ガスが吸入される吸入管が具備された容器と、
該容器の内部に収納されるアウターステーター及び該アウターステーターの内部に移動可能に挿入されたインナーステーターと、
インナーステーターと一緒に移動できるように、それらインナーステーターとアウターステーター間に配置されかつ前記インナーステーターに固定組合されたマグネットを有する往復動式モータと、
貫通穴が穿孔形成されたシリンダー部が具備されて、前記往復動式モータのアウターステーターを支持するように結合された前方フレームと、
該前方フレームのシリンダー部の貫通空間に挿入されると共に、前記往復動式モータのインナーステーターと連結されて、前記往復動式モータの直線状往復駆動力を受けて前記インナーステーター及びマグネットと一緒に直線状往復運動をするピストンと、
該ピストンを覆蓋すると共に、前記往復動式モータを固定支持する後方フレームユニットと、
それらピストン、インナーステーター及びマグネットの移動を支持する共振スプリングユニットと、
前記ピストンの直線状往復運動によってガスを吸入及び吐出させるバルブユニットと、を備え、
前記共振スプリングユニットは、
前記前方フレーム側に係合されるように、前記インナーステーター又はピストンの一方側に固定結合された第１スプリングサポーターと、
前記マグネットを基準に前記第１スプリングサポーターに対応し、前記後方フレームユニット側に位置されるように、前記インナーステーター又はピストンの他方側に固定結合された第２スプリングサポーターと、
それら第１スプリングサポーターと前方フレーム間に配置される第１スプリングと、
それら第２スプリングサポーターと後方フレームユニット間に配置される第２スプリングと、を包含し、
前記圧縮機を構成する各構成部品を組立てた後、前記往復動式モータのエアギャップを測定するギャップゲージが、前記前方フレームを通して前記往復動式モータのエアギャップに挿入されるように、前記前方フレームに所定形状の測定穴が複数貫通形成され、前記前方フレームに前記測定穴を開閉するための開閉手段が具備されることを特徴とする往復動式圧縮機。
前記開閉手段は、バルブユニットに含まれると共に、前記前方フレームの圧縮空間を覆蓋する吐出カバーを具備して前記測定穴を覆蓋するように延長形成された延長部と、前記吐出カバーを前記前方フレームに締結する複数の締結ボルトと、から構成されることを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機。
前記第１スプリングの一方側は、前記前方フレームのプレート部の測定穴の内部に配置されると共に、前記吐出カバーの延長部に支持されることを特徴とする請求項２に記載の往復動式圧縮機。